DE1920838B2 - Traeger fuer die aktive masse von bleiakkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit Trägern für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren.

Es ist bekannt, daß Bleiakkumulatoren ein relativ hohes Arbeitsgewicht, nämlich 30 bis 35 kp/kWh, haben. Dieses nachteilig hohe Arbeitsgewicht der Bleiakkumulatoren wird im wesentlichen durch zwei Faktoren bedingt. Einerseits sind bei Bleiakkumulatoren die Träger für die aktive Masse aus Blei, Bleiantimon oder Kobaltlegicrungcn ausgeführt. Sie sind wegen der Formicrungswirkung, insbesondere bei der Verwendung für die positiven Elektroden, relativ stark und schwer ausgestaltet. Andererseits werden die elektrochemisch aktiven P/Casoc?., bezogen auf den theoretischen elektrochemischen Umsatz, nur gering, nämlich bis zu maximal 60°/», üblicherweise nur bis zu 20 bis 3O^fl/o, ausgenutzt. Hinzu kommt, daß die Verwendung von Trägern mit groben Gitterstrukturen für die Elektroden keinen sehr nahen Verbund der aktiven Masse mit den Kontaktflächen des Trägers erlauben. Die Massen müssen die Ableitung der an ihnen gewonnenen Ströme teilweise über mehrere Millimeter aus sich selbst heraus entwickeln und während des Lade/Entladebetriebes halten.

Bei alkalischen Akkumulatoren sind faserporöse bzw. pulverporösc Träger für die aktive Masse bekannt, die aus metallisierten faser- bzw. pulverförmigen Kohle- oder Graphitteilchen bestehen und zu einer beachtlichen Verringerung des Arbeitsgewichtes dieser Akkumulatoren beigetragen haben. Poröse Träger, wie sie für alkalische Akkumulatoren bekannt sind, auch für Bleiakkumulatoren zu entwickeln, ist bisher daran gescheitert, daß man kein hinreichend leichtes und säurefestes Material für den Aufbau solcher poröser Träger gefunden hat.

Im übrigen sind Platten aus Titan als Grundträger und einer Deckschicht aus Platin als Elektroden in der Galvanotechnik, im kathodischen Korrosionsschutz, für die Hypochloriderzeugung zur Wassersterilisation, für die Elektrodialyse von Brackwasser und in der Chlorkali-Elektrolyse bekannt (vgl. die Litcraturstellc »Chemiker-Zeitung/Chemische Apparatur«, J 964, Nr. 15, S. 597 bis 601).

Man hat daher auch bereits Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren vorgeschlagen, bestehend aus einem aus Titan ausgeführten Grundträger und einer den Grundtrager allseitig umgebenden, auf ihm haftenden Deckschicht, wobei die Deckschicht aus Platin besteht (vgl. britische Patentschrift 869 618). Platin, als »Gift« für Bleiakkumulatoren hinreichend bekannt, ist jedoch nur theoretisch als Deckschicht für aus einem aus Titan ausgeführten Grundträger und einer den Grundträger allseitig umgebenden, auf ihm haftenden Deckschicht bestehende Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren brauchbar. Tn der Praxis hat sich gezeigt, daß bei sogenannten Lebensdauerversuchen sich das Platin negativ auf die Lebensdauer dieser Bleiakkumulatoren auswirkt.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie ein Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren der zuvor beschriebenen Art hinsichtlich der Deckschicht ausgeführt sein muß, damit eine lange Lebensdauer der Träger und der damit ausgerüsteten Bleiakkumulatoren erreicht wird.

Die Erfindung betrifft also einen Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren, bestehend aus einem aus Titan ausgeführten Grundträger und einer den Grundträger allseitig umgebenden, auf ihm haftenden Deckschicht, und besteht darin, daß die Deckschicht aus Oxiden oder Karbiden der VI. Nebengruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise aus s Wolframbronze (Na_xWO₃ mit χ = 0 — 1) oder Wolframkarbid besteht. Durch die Lehre der Erfindung wird ein Weg gezeigt, der dazu führt, daß bei einem Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren auch in der Praxis Titan als Grundträger eingesetzt

ίο werden kann, weil die Deckschicht aus Oxiden oder Karbiden der VI. Nebengruppe des periodischen Systems gegen alle Beanspruchungen in einem Bleiakkumulator dauerhaft beständig ist.

Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Träger auszugestalten und weiterzubilden. Vorzugsweise wird man den Grundträger faserporös oder pulverporös oder aus Lochblechen, Streckmetall od. dgl., jedenfalls aber porös ausführen, so daß die elektrochemisch aktive Masse

so und der Träger, also die komplette Elektrode, einen annähernd homogenen Aufbau hat. Dadurch wird erreicht, daß der größte Teil der elektrochemisch aktiven Masse unmittelbar mit dem Träger in Verbindung steht, so daß eine relativ hohe Ausnutzung der elektrochemisch aktiven Masse erzielt wird.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, das faserförmige bzw. pulverförmige Titan durch Sintern zu dem Grundträger zu verfestigen. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß durch das faserförmige bzw. pulverförmige Titan elektrischer Strom direkt geleitet wird, so daß insbesondere an den Berührungsstellen zwischen den einzelnen Titanteilchen wegen der Übergangswiderstände hohe Temperaturen entstehen, die dazu führen, daß ein gleichmäßiges Sintern der Titanteilchen über dem gesamten Volumen des Trägers erreicht wird. Im übrigen wird man dafür Sorge tragen, daß der Grundträger Poren mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 500 μ erhält. Zwar ist es für die chemische Beständigkeit des erfindungsgemäßen Trägers wesentlich, insbesondere, wenn dieses für die negative Elektrode in Bleiakkumulatoren verwendet wird, daß die Deckschicht den Grundträger allseitig porenfrei abdeckt, nichtsdestoweniger ist eine Stärke der Deckschicht von etwa 1 bis 10 μ ausreichend.

Schließlich kann auf die Deckschicht eine Bleischicht aufgebracht werden, so daß danach unmittelbar eine negative Elektrode zur Verfügung steht.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß nunmehr ein Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren vorliegt, bei dem Titan als Grundträger verwendet ist, dieser Träger aber und der damit bestückte Bleiakkumulator gleichwohl eine lange Lebensdauer hat. Im Ergebnis sind nunmehr Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren mit einem aus Titan ausgeführten Grundträger praktisch einsetzbar, so daß durch zwei Faktoren eine beachtliche Verringerung des Arbeitsgewichtes von Bleiakkumulatoren erreicht wird. Einerseits sind die erfindungsgemäßen Träger selbst wesentlich leichter als die bekannten, in der Praxis eingesetzten Träger aus Blei, Bleiantimon oder Kobaltlegierungen. Erfindungsgemäß wird erstmals eine echte Leichtelektrode für Bleiakkumulatoren geschaffen, andererseits führt eine bessere Ausnutzung der elektrochemisch aktiven Massen bei gleichem Gewicht zu einer Erhöhung der speicherbaren elektrischen Arbeit und damit ebenfalls zu einer Reduzierung des Arbeitsgewichtes.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Ein unter Schutzgas durch Sintern aus faserförmigem Titan hergestellter Grundträger wird durch Elektrolyse in einer Natriumwolframatschmelze kathodisch mit einer dünnen Deckschicht aus Wolframbronze abgedeckt. Der Träger wird anschließend in einer konzentrierten Bleinitratlösung anodisch geschaltet, so daß sich in den Poren des Trägers Bleidioxyd abscheidet. Nach einer gründlichen Spülung zur Entfernung der Reste an Bleinitrat und Formierung in Schwefelsäure ist die Elektrode betriebsbereit.

Im übrigen besteht auch die Möglichkeit, für den erfindungsgemäßen Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren einen aus Silizium ausgeführten Grundträger zu verwenden.

Claims (8)

Patentansprüche: 20

1. Träger für die aktive Masse von Bleiakkumulatoren, bestehend aus einem aus Titan ausgeführten Grundträger und einer den Grundträger allseitig umgebenden, auf ihm haftenden Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus Oxiden oder Karbiden der VI. Nebengruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise aus Wolframbronze (Na_xWO₃ mit x = O — l) oder Wolframkarbid besteht.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger faserporös ausgeführt ist.

3. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger pulverporös ausgeführt ist.

4. Träger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige bzw. pulverförmige Titan durch Sintern zu dem Grundträger verfestigt ist.

5. Träger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern des faserförmigen bzw. pulverförmigen Titans durch Erhitzen mittels durch das Titan direkt geleiteten Stromes erfolgt ist.

6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger Poren mit einem Durchmesser von etwa 50 bis 500 μ aufweist.

7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, daurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine Stärke von I bis 10 μ aufweist.

8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Deckschicht eine Bleischicht aufgebracht ist.

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